科學家是否即將瞭解我們有多麼怪異?

我寫這篇文章有兩個原因。一是推薦哥倫比亞大學天體生物學家卡勒布·沙夫(Caleb Scharf)的新書(他還在《大眾科學》上寫了一篇很棒的部落格“生命,無界限”),二是為我的一本舊書辯護。

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我寫這篇文章有兩個原因。一是推薦哥倫比亞大學天體生物學家卡勒布·沙夫(Caleb Scharf)的新書(他還在《大眾科學》上寫了一篇很棒的部落格,“生命,無界限”),二是為我的一本舊書辯護。

沙夫的書是《哥白尼情結:我們在行星和機率宇宙中的宇宙意義》。我喜歡沙夫的書,所以本週我把他請到我的學校,史蒂文斯理工學院,來談論這本書。以下是我如何介紹他的

“《哥白尼情結》探討了人類曾經問過的最深刻的問題。我們有多麼怪異?我們的存在是高度可能的,還是不可能的?甚至是奇蹟般的?你可以把這個問題分解成更具體的問題:我們的宇宙有多大可能性?我們的星系呢?太陽系呢?行星呢?生命有多大可能性?像我們這樣能夠思考自身機率的生物有多大可能性?幾千年來,任何人都可以猜測我們的怪異之處,從柏拉圖到吸食大麻的大學生,因為沒有人知道答案。這只是哲學,純粹的猜測。但是,新的科學發現正在為我們機率的估計提供資訊和指導。這就是卡勒布·沙夫在《哥白尼情結》中精彩講述的故事。”


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“純粹的猜測”是我對我在史蒂文斯的朋友們說的無謂的挖苦。否則,我所說的一切都是認真的,尤其是最後一句話。沙夫對關於我所說的“怪異之處”的觀察和推測提供了一份非常清晰、有趣、最新的報告。

沙夫深入研究了系外行星(迄今已發現4000顆)、微生物群、貝葉斯推斷、行星動力學、多元宇宙、人擇原理、費米悖論、RNA世界理論以及許多其他令人著迷的主題。所有這些工作都在促使人們重新考慮哥白尼原則,正如沙夫所說,該原則認為“我們不是所有存在的中心;我們不是‘特殊的’。”

現在,我來談談寫這篇文章的第二個原因。 在《衛報》上,記者蒂姆·拉德福德讚揚《哥白尼情結》是“一個令人陶醉的問題集合,答案又引出其他問題。幾十年前,物理學家自信地談論著萬有理論,甚至有一兩個提出了科學的終結。現在一切都變了。謎團增加了。”

我不認識任何在二十年前提出“科學的終結”的物理學家,但我確實提出了。在我1996年的書《科學的終結》中,我提出“純粹”科學,我將其定義為“理解宇宙和我們在宇宙中的地位的探索”,可能正在接近尾聲。“進一步的研究可能不會產生更多的啟示或革命,而只會帶來遞減的回報。”

我在《哥白尼情結》中也提出了沙夫提出的相同問題。我研究了物理學家為解釋我們的宇宙如何形成,以及為什麼它採取了允許我們存在的形式所做的努力。我還研究了“混沌複雜學家”的嘗試,特別是斯圖爾特·考夫曼(沙夫也提到了他),來估計生命的可能性,包括像我們這樣的有智慧的多細胞生物。(我創造了“混沌複雜性”一詞來描述對混沌和複雜性的研究,它們實際上是無法區分的。)

我沒有預料到最近在系外行星發現方面的激動人心的激增,這表明行星系統非常普遍。正如我在介紹沙夫時所說,這些觀察結果“正在為”——也就是說,豐富——關於我們機率的討論提供“資訊和指導”。但是,最大問題的答案仍然像以往一樣難以捉摸。科學家仍然不知道為什麼我們的宇宙具有我們觀察到的形式,或者大約36億年前地球上的生命是如何開始的,或者其他地方是否存在生命。在他在史蒂文斯大學的演講中,沙夫承認,我們可能永遠無法足夠詳細地觀察系外行星,以確定它們是否孕育著生命。

在《科學的終結》平裝版的“後記”中,我指出,科學家們由於缺乏可以完全解決關於我們機率問題的資料,因此出於哲學甚至情感原因選擇了答案。我寫道

“不幸的是,當只有一個宇宙和一個生命的歷史可以思考時,你無法確定宇宙或地球上生命的機率。統計需要多個數據點。完全缺乏經驗資料並沒有阻止科學家和哲學家就這些問題持有強烈的意見。一方面是必然主義者,他們從將現實描述為不可更改的規律的高度可能甚至必然結果的理論中得到安慰。大多數科學家都是必然主義者。也許最著名的是愛因斯坦,他拒絕量子力學,因為它暗示上帝‘擲骰子玩宇宙’。另一方面是反必然主義者——特別是卡爾·波普爾、斯蒂芬·傑伊·古爾德和伊利亞·普里戈金——他們認為科學決定論是對人類自由的威脅。我們要麼是命運的傀儡,要麼是極其不可能的僥倖。自己選擇吧。”

我希望這種情況會改變,但我擔心它不會,儘管宇宙學、天體生物學、混沌複雜性和其他領域的研究仍在繼續。沙夫在他的書的結尾寫道:“那麼我們是不尋常還是不尋常?……雙方都還沒有贏家。但是,我們比人類歷史上任何時候都更接近答案;我們正處於瞭解的邊緣。”

我們可能正處於瞭解的邊緣,但仍然無限遙遠。

附言:關於卡勒布·沙夫對這篇文章的回應,請參閱“瞭解的邊緣和科學的演變”。

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